高馬赫數(shù)、高雷諾數(shù)和高壓高溫下的燃燒稱為極度燃燒（Extreme Combustion），相關(guān)系統(tǒng)稱為爆炸燃燒系統(tǒng)（ Explosions and Reactive Systems）。極度燃燒導(dǎo)致大量能量的瞬間釋放，并因此產(chǎn)生沖擊和壓縮，故具有商業(yè)和軍事方面的應(yīng)用價(jià)值。近幾十年，瓦斯爆炸、氣云和粉塵爆炸等各種火災(zāi)爆炸事故頻繁發(fā)生，超燃發(fā)動(dòng)機(jī)和爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)的研制，不同物態(tài)的各類新型含能材料的發(fā)現(xiàn)以及等離子技術(shù)（點(diǎn)火、助燃和支持燃燒）的應(yīng)用等，皆與極度燃燒有關(guān)，這使得極度燃燒得到廣泛關(guān)注。極度燃燒由于高馬赫數(shù)，故為超聲速燃燒，涉及跨聲速導(dǎo)致的壅塞、激波以及激波與燃燒的耦合等問題。由于高雷諾數(shù)，故涉及湍流燃燒和激波一渦（或邊界層）一化學(xué)反應(yīng)相互作用等問題。由于高溫高壓下燃燒（特別是凝聚態(tài)含能物質(zhì)），故涉及高溫高壓狀態(tài)方程、高壓反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和電磁流等問題。因此，極度燃燒是一個(gè)復(fù)雜的充滿挑戰(zhàn)的課題。為清晰闡述有關(guān)內(nèi)容，本書敘述脈絡(luò)設(shè)計(jì)為：從守恒方程推導(dǎo)人手，介紹方程的數(shù)學(xué)特性、求解方法和計(jì)算結(jié)果。然后，借助實(shí)驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果，通過物理分析，揭示流場(chǎng)的變化規(guī)律和動(dòng)力學(xué)機(jī)制。本書涉及的流動(dòng)（無黏流、黏性流，甚至包括兩相流和電磁流）、燃燒、化學(xué)爆炸、爆燃和爆轟等現(xiàn)象，流場(chǎng)介質(zhì)皆由大量不停隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的粒子構(gòu)成，因此，可依據(jù)動(dòng)理學(xué)，導(dǎo)出其控制方程。此類方程是一組偏微分方程，其中，無黏流歐拉方程是不適定的，解的唯一性破壞時(shí)，流場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)間斷；黏性流和反應(yīng)流的N-S方程也是不適定的，方程失穩(wěn)會(huì)導(dǎo)致湍流、湍流燃燒和爆轟胞格。此外，反應(yīng)流方程具有奇異性，流場(chǎng)可能出現(xiàn)壅塞。極度燃燒的某些重要特性，與方程的這種適定性和奇異性有關(guān)。
　　偏微分方程組大都用數(shù)值方法求解。值得注意的是，不是所有情況偏催分方程總可求解，方程有時(shí)是無法求解的。例如N-S方程，直接模擬湍流就很困難。即使方程可解，其解不一定具有物理意義。例如，在p-v平面，用瑞利線和Hugoniot曲線討論燃燒特性時(shí)，強(qiáng)解只有數(shù)學(xué)意義，沒有物理價(jià)值。此外，由于計(jì)算結(jié)果僅 限于守恒方程中的未知量，故描述流場(chǎng)時(shí)，具有一定的局限性。例如，爆轟胞格結(jié)構(gòu)、旋渦結(jié)構(gòu)、流場(chǎng)的陰影和紋影圖像等，都需對(duì)結(jié)果進(jìn)行特殊處理。因此，討論流場(chǎng)結(jié)構(gòu)、變化規(guī)律和變化機(jī)制時(shí)，需要認(rèn)真解讀和正確處理計(jì)算和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，尋求最佳的表現(xiàn)視角和闡述思路。
　　極度燃燒大致分為超聲速燃燒（Supersonic Combustion，或簡稱超燃）、爆燃（Deflagration）和爆轟（Detonation），可以出現(xiàn)在氣態(tài)、凝聚態(tài)、等離子態(tài)和非均相的各類可燃介質(zhì)中。理論上完整描述此類燃燒，需用守恒方程、輸運(yùn)系數(shù)方程、狀態(tài)方程和化學(xué)反應(yīng)速率方程。對(duì)于非均相系統(tǒng)，如稀疏和密實(shí)懸浮流，利用多流體模型，通過分子動(dòng)理學(xué)，可推得守恒方程。但高速流動(dòng)時(shí)，湍流和顆粒繞流，使兩相間的輸運(yùn)變得非常難以處理。顆粒的存在和顆粒間的碰撞又使兩相介質(zhì)的狀態(tài)方程具有復(fù)雜形式（特別是顆粒相）。此外，非均相化學(xué)反應(yīng)具有特殊的反應(yīng)歷程（相變、表面反應(yīng)等），有些甚至迄今未搞明白。
　　對(duì)于凝聚態(tài)物質(zhì)，激波后壓力高達(dá)幾百太帕，燃燒（包括化學(xué)鍵的斷裂、自由帶電粒子的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和激勵(lì)狀態(tài)下的產(chǎn)物生成）在振動(dòng)自由度激發(fā)的狀態(tài)下進(jìn)行。激勵(lì)狀態(tài)下的反應(yīng)速率方程和高溫高壓的狀態(tài)方程都非常復(fù)雜（大多采用擬合公式）。對(duì)于非均相凝聚態(tài)（如混合炸藥或含金屬粉的炸藥），還需考慮固體顆粒、黏合劑和空隙對(duì)激波點(diǎn)火的復(fù)雜影響，處理難度更大。
　　對(duì)于等離子態(tài)物質(zhì)（包括某種目的加入的、激光照射產(chǎn)生的或高溫高壓反應(yīng)產(chǎn)生的），可利用多流體模型通過分子動(dòng)理學(xué)獲得守恒方程，但需添加麥克斯韋方程，以描述流動(dòng)伴隨的電磁場(chǎng)變化。需考慮帶電粒子碰撞產(chǎn)生的輸運(yùn)以及帶電粒子的狀態(tài)方程�；瘜W(xué)反應(yīng)需采用自由帶電粒子參加碰撞的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)模型。
　　與上述問題相比，氣相燃燒相對(duì)簡單，守恒方程和輸運(yùn)系數(shù)方程可從分子動(dòng)理學(xué)推得。可以忽略高溫高壓影響，采用理想氣體狀態(tài)方程和Arrhenius化學(xué)反應(yīng)速率方程；忽略湍流影響，采用歐拉方程或?qū)恿鱊-S方程。因此，氣相燃燒得到較為系統(tǒng)深入的研究，已基本形成完整的理論體系。
　　氣相燃燒與其他物態(tài)燃燒具有相似之處，其研究思路可為其他物態(tài)研究提供參考。例如，利用ZND模型分析爆轟特性（凝聚態(tài)稱為非平衡ZND模型（Nonequi-librium ZND theory，NEZND）），利用三波點(diǎn)軌跡研究爆轟胞格（非均相爆轟和凝聚態(tài)爆轟中均發(fā)現(xiàn)爆轟胞格）等。此外，氣相燃燒的研究水平是其他物態(tài)研究的追求目標(biāo)。